Simio Case Studies

利用仿真和建模实现近海补给船的高效调度

作者:Simio Staff | 2026-3-17 9:14:58

挑战

作者:William Birch、Kate Mick 和 Neal Hennegan(壳牌勘探与开采公司)以及 Glen Wirth(Simio LLC)

在 2015 年冬季模拟大会上发表

简介

壳牌墨西哥湾(GoM)物流公司每月使用 40 多艘近海供应船向近海设施运送 50,000 多吨材料和设备。运输分为若干航程,其中包括装船、转运至近海地点、向近海转移材料、返港、卸载以及可能的储罐清洗。海上设施离岸距离从 30 英里到 300 多英里不等。在一个典型的月份里,壳牌会安排 200 多个航次,运输 9,000 多个跟踪项目,其中一个项目可能是一个简单的化学品托盘,也可能是 20,000 英尺长的管状货物。所使用的近海供应船有各种尺寸和配置。船只长度从 100 英尺到 350 多英尺不等,载货能力从 500 吨到 6000 吨不等。开放式后甲板面积从 20' x 80' 到 65' x 260' 不等。甲板下的存储能力和存储类型各不相同。许多船只在设计上既可装载液体散货,也可装载干散货。

问题

问题在于规模和复杂性。 传统的流程围绕着装运请求展开,确定需要在未来 5-10 天内装运的材料和设备。 这些请求包括取货点和交货点、描述、数量、尺寸、重量和时间限制(海上设施的存储能力有限,需要仔细规划材料在海上的交付和取货时间)。岸上基地有时可以通过定期安排的 "牛奶运输 "来满足对货物的需求,这些 "牛奶运输 "每隔一段时间就会运往每个离岸地点,但更多的时候,对货物的需求并不是定期的,必须通过安排航程来满足离岸地点的提货和交货限制。由于交货窗口经常变化、货物数量众多、运输时间和天气多变以及港口设施拥堵,人工规划和调度货运已被证明具有挑战性。 对船舶 "非生产 "时间的研究为提高调度流程的效率带来了重大机遇。

解决方案

解决方案

该解决方案以陆地运输优化系统为蓝本,由三个主要工具组成:一个是船舶实时状态工具,另一个是最新需求请求工具,最后一个是调度系统。由于天气、允许交付时间、装卸时间、船舶交通和浮动钻井平台地理位置的变化,调度工具显然应建立在空间感知、离散事件模拟器上,并能够评估给定调度的风险。 这些挑战,加上三维可视化和智能对象在模型开发中的价值,让壳牌公司选择了 Simio。

模型

壳牌首先在模型中放置了一张地中海沿岸地区的地图,并根据模型的比例调整了大小,然后根据经纬度在地图上自动放置了港口、滑道和海上设施。

壳牌公司在地中海沿岸地区的两个主要港口(洛杉矶富尔雄港和德克萨斯加尔维斯顿港)运营,大部分船舶运输都从这两个港口出发。 每个港口都有许多装卸和储罐清洗船台。 每个船台都配置了有关船台能力、船舶容量、选择等级以及装卸时间的信息。

海上钻井平台是需求的消费者。 钻井平台的定义与装卸区的能力、装卸时间类似。 船只的航行时间是根据港口与钻井平台之间的距离以及船只的航行速度确定的,而船只的航行速度可能因天气和地点而异。

船只的大小决定了特定滑道或泊位可容纳的船只数量。 对于每艘船只,都配置了上层货物的离散容量(面积和重量)和下层货物(燃料、水、干散货和液体)的基于体积的容量。 还定义了其他数据项,如最大有效载荷、日速率、航行速率、装载和卸载时间。

一般流程

装运需求是从外部数据文件中读取到模型中的。 这些数据包含了物料何时何地可以交付的信息。 订单需求中还包含了货物类型、优先级、数量、计量单位以及需求到达目的地的时间。

当需求物品可以取货时,船只选择逻辑将用于确定何时取货和使用哪艘船只。 船只选择逻辑首先选择需要交付的最重要物料,然后根据成本模型选择最佳船只来交付物料。 在确定成本时,要考虑一系列因素,包括延迟交付成本、天气停机成本、"未使用容量成本"、储罐清洁成本、滑移使用和日使用成本。

一旦确定了某一航次的需求和船只,船只将驶往指定的船位。 到达每个船位后,船只将经过船位停靠时间、货物装载时间和离港时间等建模阶段。 如果在该航次中需要在另一个船位装载额外的需求,船只将在该船位可用时驶往备用船位。

一旦船上装载了所有需求,船舶就会离港。 船舶的目的地是根据船上最重要的需求项目确定的。 船舶的航行速度取决于天气条件以及船舶是在经济模式还是最大航行速度模式下运行。

到达钻井平台后,船舶将进入近海待命模式或 "缓冲时间"。 缓冲时间 "是考虑到船舶交付计划中的计划 "浮动 "的一种方式,并与需求项目一起输入。 在这一延迟之后,船舶抓住钻井平台的起重机开始卸货。

一旦起重机被扣押,船舶就会设置动态定位,开始卸货。所有货物卸载完毕后,模型将检查是否有可以装载的回程货物。 然后,船只将离开并确定下一个目的地。下一个目的地可以是另一个钻井平台或港口。

业务影响

输出和报告

Simio 工具的输出既多样又全面。通过汇总统计,用户可以根据驱动运营的指标快速衡量计划的质量。甘特图直观地显示每个钻井平台、船台、船只和需求项目的详细信息,使用户能够从不同角度查看进度计划。可导出的仪表盘和详细报告可促进简单的解释和限制分析。所有输出均可定制,使用户能够对不断变化的业务目标做出反应。当计划最终确定后,它将发布到一个门户网站上,供壳牌公司内外的许多用户查看。由此产生的透明度提高了人们对调度员的信心,也增强了物流部门在复杂多变环境中的交付能力。